特開 2022-45579 クラッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022045579

(43)【公開日】2022-03-22

(54)【発明の名称】クラッチ

(51)【国際特許分類】

   F16D 41/12 20060101AFI20220314BHJP

【ＦＩ】

F16D41/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020151247

(22)【出願日】2020-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】000154347

【氏名又は名称】株式会社ユニバンス

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】特許業務法人しんめいセンチュリー

(72)【発明者】

【氏名】野寄 英人

(72)【発明者】

【氏名】大池 栄弥

(72)【発明者】

【氏名】大板 慎司

(72)【発明者】

【氏名】加藤 侑

(72)【発明者】

【氏名】大形 勇介

(57)【要約】

【課題】摩擦によるエネルギー損失のばらつきを低減できるクラッチを提供する。
【解決手段】クラッチは、軸線に交差する第１面に第１穴が設けられた第１部材と、第１面と軸線方向に対向する第２面を有し、第２面に第２穴が設けられ、軸線を中心に第１部材と相対回転する第２部材と、第２穴に配置され、トルクの伝達時に第１穴と第２穴とに係合し、トルクの伝達を遮断するときに第１穴と第２穴との係合が解除される係合子と、第１面と第２面との間の隙間を確保するスペーサと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トルクの伝達と遮断とを切り換えるクラッチであって、
軸線に交差する第１面に第１穴が設けられた第１部材と、
前記第１面と軸線方向に対向する第２面を有し、前記第２面に第２穴が設けられ、前記軸線を中心に前記第１部材と相対回転する第２部材と、
前記第１穴に配置され、トルクの伝達時に前記第１穴と前記第２穴とに係合し、トルクの伝達を遮断するときに前記第１穴と前記第２穴との係合が解除される係合子と、
前記第１面と前記第２面との間の隙間を確保するスペーサと、を備えるクラッチ。

【請求項2】

前記スペーサは、前記第１部材および前記第２部材に接する軸受である請求項１記載のクラッチ。

【請求項3】

前記軸受は、転がり軸受である請求項２記載のクラッチ。

【請求項4】

前記転がり軸受は、前記第１部材および前記第２部材の一方に接する内輪と、前記第１部材および前記第２部材の他方に接する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された転動体と、を備えるラジアル軸受である請求項３記載のクラッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はトルクの伝達と遮断とを切り換えるクラッチに関するものである。

【背景技術】

【0002】

第１面に第１穴が設けられた第１部材と、第１面と軸方向に対向する第２面を有し第２面に第２穴が設けられた第２部材と、第１穴に配置された係合子と、を備え、第１穴と第２穴とに係合子が係合するとトルクが伝達され、係合子の第１穴と第２穴との係合が解除されるとトルクの伝達が遮断されるクラッチは知られている（特許文献１）。特許文献１の技術では、軸に配置されたスナップリングによって、第１部材の第１面と第２部材の第２面との間の軸方向の距離の広がりが規制されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００８－５４４１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし上記技術では、スナップリングは、第１面と第２面との間の距離の狭まりは規制できないので、第１部材と第２部材とが相対回転するときに第１面と第２面とが近づき、第１面と第２面とが接触するおそれがある。相対回転する第１面と第２面とが接触して摩擦が生じると、エネルギー損失のばらつきの原因となる。

【0005】

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、摩擦によるエネルギー損失のばらつきを低減できるクラッチを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するために本発明のクラッチは、軸線に交差する第１面に第１穴が設けられた第１部材と、第１面と軸線方向に対向する第２面を有し、第２面に第２穴が設けられ、軸線を中心に第１部材と相対回転する第２部材と、第２穴に配置され、トルクの伝達時に第１穴と第２穴とに係合し、トルクの伝達を遮断するときに第１穴と第２穴との係合が解除される係合子と、第１面と第２面との間の隙間を確保するスペーサと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

第１の態様によれば、第１部材の第１面と第２部材の第２面との間の隙間をスペーサが確保する。スペーサにより第１面と第２面との接触をなくすことができるので、相対回転する第１面と第２面との間の摩擦によるエネルギー損失のばらつきを低減できる。

【0008】

第２の態様によれば、スペーサは、第１部材および第２部材に接する軸受である。第１面と第２面との間の隙間の寸法のばらつきを低減できるので、第１の態様の効果に加え、エネルギー損失のばらつきをさらに低減できる。

【0009】

第３の態様によれば、軸受は転がり軸受なので摩擦を低減できる。よって第２の態様の効果に加え、エネルギー損失を低減できる。

【0010】

第４の態様によれば、転がり軸受は、第１部材および第２部材の一方に内輪が接し、第１部材および第２部材の他方に外輪が接し、内輪と外輪との間に転動体が配置されるラジアル軸受である。第３の態様に加え、軸受の寿命を長くできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施の形態におけるクラッチの軸線を含む断面図である。

【図2】第２部材および係合子の斜視図である。

【図3】クラッチの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照してクラッチ１０の概略構成について説明する。図１は一実施の形態におけるクラッチ１０の軸線Ｏを含む断面図である。図１では軸線Ｏを境にして片側が図示され、もう片側の図示が省略されている。

【0013】

クラッチ１０は、第１部材２０、第２部材３０、係合子４０及びスペーサ５０を備えている。クラッチ１０は、共通の軸線Ｏ上にある第１部材２０と第２部材３０との間のトルクの伝達と遮断とを切り換える機能をもつ。第１部材２０は、軸１１に回転可能に配置されている。第１部材２０は、軸１１に固定されたスラスト軸受１２及び止め輪１３によって、軸線方向に抜けないように軸１１に配置されている。第２部材３０は軸１１に結合している。軸１１には、軸の中央から径方向の外側へ向かって延びる油穴１４が設けられている。

【0014】

第１部材２０は、円盤状の本体２１と、本体２１の径方向の外側に設けられた円筒状の外周部２２と、を備えている。外周部２２は、第２部材３０と間隔をあけて、第２部材３０の径方向の外側に配置されている。本体２１は、軸線Ｏに交差する第１面２３に第１穴２４が設けられている。第１面２３は、第１部材２０の、止め輪１３及びスラスト軸受１２が配置された面の反対側に位置する。

【0015】

本実施形態では、第１穴２４は、第１内穴２５と、第１内穴２５よりも径方向の外側に設けられた第１外穴２６と、を含む。第１内穴２５は、軸線Ｏからの距離が一定の第１の円周上に複数設けられている。第１外穴２６は、軸線Ｏからの距離が一定の円周上であって第１の円の直径よりも大きな第２の円周上に複数設けられている。第１内穴２５及び第１外穴２６は止まり穴である。

【0016】

本体２１には、第２部材３０を向く第３面２７及び第４面２８が設けられている。第３面２７は第１内穴２５の一部であり、第４面２８は第１外穴２６の一部である。第３面２７は、第１内穴２５の底と第１面２３との間に設けられている。第４面２８は、第１外穴２６の底と第１面２３との間に設けられている。

【0017】

外周部２２の径方向の内側に隣接して、軸線方向を向く第５面２９が本体２１に設けられている。第５面２９は、第３面２７及び第４面２８よりも径方向の外側に位置する。第１面２３は、軸線方向において、第３面２７及び第４面２８と第５面２９との間に位置する。

【0018】

第２部材３０は、円盤状の本体３１と、本体３１の径方向の外側に設けられた円環状の壁３２と、を備えている。第２部材３０は、第１面２３と軸線方向に対向する第２面３３が本体３１に設けられている。本体３１の第２面３３に第２穴３４が設けられている。本実施形態では、第２穴３４は、第２内穴３５と、第２内穴３５よりも径方向の外側に設けられた第２外穴３６と、を含む。第２内穴３５は、軸線Ｏからの距離が一定の第１の円周上に複数設けられている。第２外穴３６は、軸線Ｏからの距離が一定の円周上であって第１の円の直径よりも大きな第２の円周上に複数設けられている。

【0019】

第２部材３０は、第１部材２０の第１面２３と軸線方向に対向する第６面３７が、壁３２に設けられている。第６面３７は、第１部材２０の第５面２９よりも径方向の内側に位置する。第２部材３０の本体３１には、軸線方向に貫通する穴３８が設けられている。穴３８は、第２外穴３６につながっている。穴３８の中にピン３９が嵌合している。ピン３９は、第２係合子４２が第２外穴３６に入り込まないように、第２係合子４２の動きを制限する。

【0020】

第１部材２０の第１穴２４には係合子４０が配置されている。本実施形態では、係合子４０は、第１内穴２５に配置された第１係合子４１と、第１外穴２６に配置された第２係合子４２と、を含む。第１係合子４１は第３面２７に配置され、第２係合子４２は第４面２８に配置されている。第１係合子４１及び第２係合子４２が配置されているから、係合子４０の数を増やすことができ、トルク容量を大きくできる。

【0021】

係合子４０と第１穴２４の底との間に圧縮ばね４３が配置されている。本実施形態では、圧縮ばね４３は圧縮コイルばねである。圧縮ばね４３は、係合子４０を第２部材３０に押し付ける弾性力（復元力）を係合子４０に加える。

【0022】

ばね４４は、ピストン４７を介して、第２係合子４２が第２外穴３６に入り込まない位置までピン３９を押し込む。ばね４４は圧縮コイルばねであり、第１リング４５とピストン４７との間に配置されている。第１リング４５は軸１１に結合しており、軸線方向に第１リング４５が抜けないように軸１１に止め輪４６が配置されている。

【0023】

第１リング４５及び第１部材２０の外周部２２にはギヤが設けられている。第１リング４５及び外周部２２に設けられたギヤによって、トルクの出力および入力が行われる。

【0024】

ピストン４７は、軸１１を囲む筒部４８と、筒部４８の軸線方向の端部から径方向の外側へ張り出すフランジ４９と、を備えている。筒部４８の径方向の内側に、軸１１に設けられた油穴１４が開口している。フランジ４９は、第２部材３０の本体３１の、第２面３３の反対の面に接している。ばね４４は、フランジ４９を介してピン３９に軸線方向の弾性力を加えている。

【0025】

スペーサ５０は、第１部材２０の第１面２３と第２部材３０の第２面３３との間の隙間を確保する部材である。本実施形態では、スペーサ５０は、内輪５１と外輪５２との間に転動体５３が配置された転がり軸受である。転動体５３はボールやコロが例示される。

【0026】

スペーサ５０の内輪５１の内周は、第２部材３０の本体３１の外周に接し、内輪５１の軸方向の端面は、第２部材３０の壁３２の第６面３７に接する。スペーサ５０の外輪５２の外周は、第１部材２０の外周部２２の内周に接し、外輪５２の軸方向の端面は、第１部材２０の第５面２９に接する。スペーサ５０は、内輪５１の軸方向の端面が壁３２の第６面３７に接し、外輪５２の軸方向の端面が第１部材２０の第５面２９に接したときに、第１面２３と第２面３３との間に軸線方向の隙間Ｇができるように（Ｇ＞０）、内輪５１及び外輪５２の軸線方向の長さが設定されている。

【0027】

図２は第１部材２０及び係合子４０の斜視図である。第１係合子４１の構成は第２係合子４２の構成と同様であり、第１内穴２５の構成は第１外穴２６の構成と同様である。従って第１外穴２６及び第２係合子４２を説明し、第１内穴２５及び第１係合子４１の説明は省略する。

【0028】

第２係合子４２は、矩形の板状の支柱４２ａと、支柱４２ａの端から支柱４２ａの幅方向の両側へ突出する腕４２ｂと、を備えている。第１部材２０に設けられた第４面２８は、第２係合子４２を配置する広さがある。第４面２８と第１面２３との間の距離は、第２係合子４２の厚さより大きく設定されている。第１部材２０には、第２係合子４２の腕４２ｂを収容する凹み２８ａが設けられている。第４面２８に第２係合子４２が配置された第１外穴２６に圧縮ばね４３が配置される。

【0029】

図３はクラッチ１０の断面図である。第２係合子４２は、第１部材２０の第４面２８と第２部材３０の第２面３３との間に配置される。圧縮ばね４３は、第２係合子４２の支柱４２ａの、腕４２ｂと反対側の部分に弾性力を加える。腕４２ａは第２部材３０の第２面３３に押さえられるので、第２係合子４２は腕４２ｂを支点にして、第１面２３を超えて支柱４２ａが起き上がる。

【0030】

第１面２３と第２面３３との間に軸線方向の隙間Ｇは、起き上がった第２係合子４２が第２外穴３６に係合できる大きさに設定されている。第２係合子４２が第１外穴２６と第２外穴３６とに係合すると、第２係合子４２はトルクを伝達する。第２係合子４２の第１外穴２６と第２外穴３６との係合が解除されると、第２係合子４２はトルクの伝達を遮断する。本実施形態におけるクラッチ１０は、第１係合子４１及び第２係合子４２の腕４２ｂと支柱４２ａが全て同じ向きに配置された一方向クラッチである。

【0031】

第１部材２０の第１面２３と第２部材３０の第２面３３との間の隙間Ｇ（Ｇ＞０）をスペーサ５０が確保するので、第１面２３と第２面３３との接触を低減できる。これにより第１部材２０と第２部材３０とが相対回転するときの第１面２３と第２面３３との間の摩擦を低減できる。よって摩擦によるエネルギー損失のばらつきを低減できる。

【0032】

クラッチ１０は、第１部材２０と第２部材３０とを軸線方向に押し付けるばね４４が配置されているので、スペーサ５０が設定する第１面２３と第２面３３との間の隙間Ｇが広がりすぎないようにできる。

【0033】

スペーサ５０は、第１部材２０及び第２部材３０に接する軸受である。第１面２３と第２面３３との間の隙間Ｇの寸法のばらつきを低減できるので、エネルギー損失のばらつきをさらに低減できる。また、スペーサ５０による摩擦を低減できるので、エネルギー損失を低減できる。スペーサ５０は転がり軸受なので、スペーサ５０がすべり軸受の場合に比べ、摩擦をさらに低減できる。よってエネルギー損失をさらに低減できる。

【0034】

スペーサ５０は、第２部材３０に内輪５１が接し、第１部材２０に外輪５２が接し、内輪５１と外輪５２との間に転動体５３が配置されるラジアル軸受である。これにより第１部材２０と第２部材３０との間にスラスト軸受を配置する場合に比べ、転動体５３に加わる荷重を小さくできるので、軸受の寿命を長くできる。

【0035】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、第１係合子４１や第２係合子４２の形状、第１穴２４や第２穴３４の形状は例示であり、適宜設定できる。

【0036】

実施形態では、軸１１に第２部材３０が結合され、軸１１の周りを回転可能に軸１１に第１部材２０が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸１１に第１部材２０を結合し、軸１１の周りを回転可能に軸１１に第２部材３０を配置することは当然可能である。また、相対回転する第１軸および第２軸に、第１部材２０及び第２部材３０をそれぞれ結合させることは当然可能である。

【0037】

実施形態では、第１部材２０に外周部２２が設けられ、第２部材３０の本体３１の外周と外周部２２の内周との間にスペーサ５０が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材２０の外周部２２の代わりに、第２部材３０に外周部を設け、第１部材２０の本体２１の外周と外周部の内周との間にスペーサ５０を配置することは当然可能である。この場合にはスペーサ５０の内輪５１は第１部材２０に接し、スペーサ５０の外輪５２は第２部材３０に接する。

【0038】

実施形態では、第１部材２０の第５面２９と第２部材３０の第６面３７との間に配置されたスペーサ５０がラジアル軸受の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材２０の第５面２９と第２部材３０の第６面３７との間に、スラスト軸受からなるスペーサ５０を配置することは当然可能である。

【0039】

実施形態では、第１部材２０の第５面２９と第２部材３０の第６面３７との間に配置されたスペーサ５０が転がり軸受の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材２０の第５面２９と第２部材３０の第６面３７との間に、すべり軸受からなるスペーサ５０を配置することは当然可能である。

【0040】

実施形態では、第１部材２０と第２部材３０との間に配置されたスペーサ５０が軸受の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材２０の第５面２９と第２部材３０の第６面３７との間に配置された摺動材をスペーサとすることは当然可能である。摺動材は、第１部材２０の第５面２９と第２部材３０の第６面３７とを擦りながら滑り、第１部材２０の第１面２３と第２部材３０の第２面３３との間の隙間を確保する。第１部材２０の第１面２３と第２部材３０の第２面３３との間に、摺動材からなるスペーサを配置することは当然可能である。

【0041】

実施形態では、第１部材２０と第２部材３０との間に配置されたスペーサ５０が軸受の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１部材２０と第２部材３０との間に配置した止め輪を軸１１に固定して、この止め輪をスペーサにすることは当然可能である。第１部材２０と第２部材３０との間に配置した止め輪からなるスペーサによって、第１部材２０及び第２部材３０が軸線方向に近づかないようにできるので、第１面２３と第２面３３との間の隙間を確保できる。

【0042】

実施形態では、第１部材２０の軸線方向の位置を規制して、ばね４４で第２部材３０を第１部材２０に押し付ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。これと反対に、第２部材３０の軸線方向の位置を規制して、ばね４４で第１部材２０を第２部材３０に押し付けるようにすることは当然可能である。実施形態では、ばね４４が圧縮コイルばねの場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ばね座金など、種々のばねを適宜採用できる。

【0043】

実施形態では、圧縮ばね４３として圧縮コイルばねを用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。圧縮コイルばねの代わりに、ねじりコイルばね等の他の圧縮ばねを用いることは当然可能である。

【0044】

実施形態では、第２係合子４２に弾性力を加える圧縮ばね４３、及び、第１係合子４１に弾性力を加える圧縮ばね４３が、形状および仕様が同一の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２係合子４２に弾性力を加える圧縮ばねのばね定数を、第１係合子４１に弾性力を加える圧縮ばねのばね定数よりも小さくすることで、第２係合子４２に加える弾性力を、第１係合子４１に加える弾性力よりも小さくすることは当然可能である。

【0045】

実施形態では、係合子４０が、第１係合子４１、及び、第１係合子４１の径方向の外側に配置される第２係合子４２と、を含む場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１係合子４１、第２係合子４２のいずれかを省略することは当然可能である。

【0046】

実施形態では、一方向クラッチからなるクラッチ１０の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。係合子４０を２組に分け、各組の腕４２ｂと支柱４２ａを別の向きに配置し、クラッチ１０を二方向クラッチにすることは当然可能である。

【0047】

実施形態では説明を省略したが、係合子４０の起き上がりを規制するアクチュエータを設けることは当然可能である。アクチュエータを作動して係合子４０の起き上がりを規制すると、トルクの遮断ができる。

【符号の説明】

【0048】

１０ クラッチ
２０ 第１部材
２３ 第１面
２４ 第１穴
３０ 第２部材
３３ 第２面
３４ 第２穴
４０ 係合子
５０ スペーサ
５１ 内輪
５２ 外輪
５３ 転動体

【図1】

【図2】

【図3】